JPH07333974A

JPH07333974A - 電子写真装置

Info

Publication number: JPH07333974A
Application number: JP6129394A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Ogawa; 勝敏小川; Kazumasa Hayashi; 一雅林; Kenji Asakura; 建治朝倉; Hiroshi Komagine; 弘志駒木根; Toshiharu Etsuno; 俊治越野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1994-06-13
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】濃度ムラやカブリのない、高品質画像を出力
する電子写真装置を提供する。【構成】感光体ドラム３１と電極ローラ４０の内側
に、隣接した極性の異なる固定磁石２極３３，３４と４
３，４４をそれぞれ設置し、感光体ドラム３１の移動方
向上流側に位置するドラム内の固定磁石３３が発する磁
束を、感光体ドラム３１の移動方向下流側に位置するド
ラム内の固定磁石３４が発する磁束よりも多くし、電極
ローラ４０の移動方向上流側に位置するローラ内の固定
磁石４３が発する磁束を、感光体ドラム３１の移動方向
下流側に位置するドラム内の固定磁石３４が発する磁束
よりも多くする。【効果】電極ローラから感光体ドラムまでのトナー移
動方向に沿って、磁気的拘束力が形成されるので、感光
体ドラム上への現像剤の供給が安定する。また、現像ニ
ップでの磁気的回収力が強くなるので、現像ニップでト
ナー量が過剰になることなく作像できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタやファクシミ
リなどに応用できる電子写真装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真装置ではトナーとキャ
リヤから成る現像剤を用いる２成分現像法が広く用いら
れていたが、近年、像形成部の小型化および低コスト化
のために、１成分現像法の開発が進みつつある。このよ
うな１成分現像法を用いた電子写真装置として、本出願
人が特開平５−７２８９０号公報に提案した、静電潜像
保持体ドラムと電極ローラとにそれぞれ固定磁石を内包
させ、静電潜像保持体上に形成した静電潜像に磁性現像
剤を供給し、交流電圧を印加した電極ローラにて、静電
潜像保持体ドラム上の静電潜像非画像部に付着した磁性
現像剤を除去する電子写真装置がある。

【０００３】この装置の特徴として、（１）画像部に現像剤を付着させる従来の現像方式とは
異なり、静電潜像全面に現像剤を付着させた後、非画像
部に付着した現像剤を除去する方式なので、細線の現像
を忠実に行うことができる。（２）現像剤層を形成した現像ローラにて、静電潜像に
現像剤を付着させる従来の現像方式とは異なり、静電潜
像保持体に現像剤を付着させた後、電極面が露出した電
極ローラにて非画像部の現像剤を除去する方式なので、
現像ローラ上の現像剤帯電量のばらつきにより発生す
る、いわゆるスリーブゴースト現象がない。（３）ブレードなどの規制部材にて現像ローラ上の現像
剤層を規制する従来の現像方式とは異なり、現像剤粒子
に直接圧力をかける部材がないので、現像剤外添剤が現
像剤母体からの脱離や現像剤母体への打ち込みなどを起
こすことがなく、現像装置の経時安定性に優れている。

【０００４】などが挙げられる。さらに特願平４−２４
１５９０号明細書や特願平５−３７７９号明細書、特願
平５−１６１１０号明細書などに記載されているよう
に、静電潜像保持体と電極ローラととの間に形成される
交番電界により現像を行う領域、すなわち現像ニップで
静電潜像保持体外周の接線と平行な磁場を形成させるこ
とにより、高画像濃度でかつカブリのない画像を出力す
る方式が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の方
式では、べた画像を出力すると濃度ムラが発生してしま
う点や、べた画像を出力した直後の非画像部でカブリが
発生してしまう点という問題点を有していた。上記問題
点のうち前者については、静電潜像が形成された静電潜
像保持体ドラム表面への現像剤付着量や、静電潜像保持
体表面に付着させてから現像ニップまで搬送するまでの
現像剤量がばらついている場合に発生する。また後者に
ついては、現像ニップでの現像剤量が過剰になったとき
に発生する。すなわち以上のような上記問題点は、現像
ニップでの現像剤量が常に一定でないときに発生する。
上記方式では、現像剤粒子を帯電させる機構が、現像ニ
ップ近傍で形成される交番電界に応じた現像剤粒子の往
復運動による、静電潜像保持体や電極ローラ、または現
像剤粒子同士との衝突に依存しているためである。すな
わち、現像ニップでの現像剤量が不安定であると、静電
潜像保持体と電極ローラとの間で、安定した現像剤粒子
の往復運動が行われなくなるためである。

【０００６】現像ニップにおける現像剤量が不安定にな
るのは、静電潜像保持体表面へ付着させてから現像ニッ
プまで搬送させた現像剤を、電極ローラにて回収し、電
極ローラに接触している現像剤掻き取り部材で掻き取っ
たのち、再び静電潜像保持体表面に搬送・供給するまで
の、現像部における一連の現像剤の循環が、安定して行
えていないためである。上述した現像剤循環の駆動力
は、静電潜像保持体表面と現像剤との機械的付着力と、
静電潜像保持体および電極ローラに内包された固定磁石
による磁力との、二つの力に支配されている。このうち
磁力について、上述の特願平４−２４１５９０号明細書
や特願平５−３７７９号明細書、特願平５−１６１１０
号明細書に記載されているように、静電潜像保持体外周
面の接線もしくは電極ローラ外周面の接線と平行な磁場
を形成する方式を挙げているが、いずれの場合も現像剤
を拘束する磁力の範囲が現像ニップ近傍でしかないた
め、電極ローラから掻き取られた現像剤を再び静電潜像
保持体表面まで搬送・供給するまでの現像剤循環を律す
る磁極構成ではなかった。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、静電潜像保持
体表面に付着させてから現像ニップまで搬送させた現像
剤を、電極ローラにて回収し、電極ローラに接触してい
る現像剤掻き取り部材で掻き取ったのち、再び静電潜像
保持体表面に搬送・供給するまでの、一連の現像剤循環
を安定させ、濃度ムラやべた画像を出力した直後の非画
像部でのカブリなどのない、高品質な画像を得ることが
できる電子写真装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電子写真装置は、回転移動する静電潜像保
持体と、磁性現像剤と、現像剤溜めと、前記静電潜像保
持体に内包され、前記静電潜像保持体の外面に磁場を形
成する固定磁石Ａと、前記静電潜像保持体に内包され、
且つ前記固定磁石Ａからみて前記静電潜像保持体の移動
方向下流側にて前記固定磁石Ａと隣接し、前記固定磁石
Ａとは異なる極性の固定磁石Ｂと、前記静電潜像保持体
と間隙を介して設置され、前記静電潜像保持体とは逆方
向に回転移動する電極ローラと、前記電極ローラに内包
され、且つ前記固定磁石Ａとは異なる極性の固定磁石Ｃ
と、前記電極ローラに内包され、且つ前記固定磁石Ｃか
らみて前記電極ローラの移動方向下流側にて前記固定磁
石Ｃと隣接し、前記固定磁石Ａと同極性の固定磁石Ｄ
と、前記静電潜像保持体上の非画像部の磁性現像剤を除
去する電圧を前記電極ローラに印加する電源とを有する
電子写真装置において、前記固定磁石Ａが前記静電潜像
保持体外面に発生させる磁束をΦ_Aとし、前記固定磁石
Ｂが前記静電潜像保持体外面に発生させる磁束をΦ_Bと
するとき、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞０が成り立つように構成したものである。

【０００９】さらに、固定磁石Ｃが電極ローラ外面に発
生させる磁束をΦ_Cとし、固定磁石Ｄが電極ローラ外面
に発生させる磁束をΦ_Dとするとき、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞｜Φ_C｜−｜Φ_D｜＞０が成り立つように構成したものである。

【００１０】また本発明の電子写真装置は、回転移動す
る静電潜像保持体と、磁性現像剤と、現像剤溜めと、前
記静電潜像保持体に内包され、前記静電潜像保持体の外
面に磁場を形成する固定磁石Ａと、前記静電潜像保持体
に内包され、且つ前記固定磁石Ａからみて前記静電潜像
保持体の移動方向下流側にて前記固定磁石Ａと隣接し、
前記固定磁石Ａとは異なる極性の固定磁石Ｂと、前記静
電潜像保持体と間隙を介して設置され、前記静電潜像保
持体とは逆方向に回転移動する電極ローラと、前記電極
ローラに内包され、且つ前記固定磁石Ａとは異なる極性
の固定磁石Ｃと、前記電極ローラに内包され、且つ前記
固定磁石Ｃからみて前記電極ローラの移動方向下流側に
て前記固定磁石Ｃと隣接し、前記固定磁石Ａと同極性の
固定磁石Ｄと、前記静電潜像保持体上の非画像部の磁性
現像剤を除去する電圧を前記電極ローラに印加する電源
とを有する電子写真装置において、前記固定磁石Ｂが前
記静電潜像保持体の外面に発生させる磁束をΦ_Bとし、
前記固定磁石Ｃが前記電極ローラの外面に発生させる磁
束をΦ_Cとするとき、｜Φ_B｜≦｜Φ_C｜が成り立つように構成したものである。

【００１１】また本発明の電子写真装置は、回転移動す
る静電潜像保持体と、磁性現像剤と、現像剤溜めと、前
記現像剤溜めの入り口より突出し、前記静電潜像保持体
と接触する現像器入り口シールと、前記静電潜像保持体
に内包され、且つ前記静電潜像保持体の移動方向にみ
て、前記現像器入り口シールの先端よりも下流側に位置
し、前記静電潜像保持体の外面に磁場を形成する固定磁
石と、前記静電潜像保持体と間隙を介して設置され、前
記静電潜像保持体とは逆方向に回転移動する電極ローラ
と、前記静電潜像保持体上の非画像部の磁性現像剤を除
去する電圧を前記電極ローラに印加する電源とを有する
構成にしたものである。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成により、静電潜像保持体表面
へ付着させてから現像ニップまで搬送させた現像剤を、
電極ローラにて回収し、電極ローラに接触している現像
剤掻き取り部材で掻き取ったのち、再び静電潜像保持体
表面に搬送・供給するまでの、一連の現像剤循環が安定
する。

【００１３】すなわち、固定磁石Ａの発する磁束を固定
磁石Ｂの発する磁束よりも多くする構成により、固定磁
石Ａから余剰磁束が発生し、電極ローラから掻き取られ
た現像剤や現像剤貯蔵部から新たに供給されてきた現像
剤を静電潜像保持体表面へ磁気的に吸引できる。よっ
て、静電潜像保持体表面に付着した現像剤がまだらにな
らず、また循環している現像剤のうち消費した分を確実
に補給できる。したがって濃度ムラのない画像が得られ
ることとなる。

【００１４】また、固定磁石Ｃの発する磁束を固定磁石
Ｂの発する磁束よりも多くする構成により、静電潜像保
持体上の磁性現像剤を現像ニップへ磁気的に搬送させる
力よりも、電極ローラ上の磁性現像剤を現像ニップから
磁気的に移動させる力を強くすることができる。これに
より、現像ニップ近傍での現像剤量が過剰にならないの
で、現像剤を均一に帯電できる。したがって濃度ムラや
カブリのない画像が得られることとなる。

【００１５】また現像器入り口シールの先端よりも静電
潜像保持体内部の固定磁石を下流側に配置する構成によ
り、静電潜像保持体上に供給された磁性現像剤すべて
に、現像ニップへの搬送力を付与することができる。し
たがって高濃度の画像が得られることとなる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の電子写真装置について、図面
を参照しながら説明する。（実施例１）図１（ａ）（ｂ）は本発明の電子写真装置
の一実施例を示す構成図および要部拡大図である。図１
の装置を用いて、本発明の第１の実施例を説明する。図
１において、３１は直径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミ
基材上に有機光導電性膜を塗布した感光体ドラムであ
る。３２は感光体ドラム３１と同軸の直径６ｍｍ、ステ
ンレス製の感光体ドラムシャフトである。３３と３４は
感光体ドラムシャフト３２に接着させた固定磁石で、感
光体ドラム３１の回転方向上流側の固定磁石３３はＳ
極、下流側の固定磁石３４はＮ極に着磁され、図１中に
示したθ₁およびθ ₂はそれぞれ４０度および３０度と
されている。また、固定磁石３３と固定磁石３４は感光
体ドラム３１背面から０．５ｍｍの間隔をあけて配置さ
れている。３５は感光体ドラム３１をマイナスに帯電さ
せるコロナ帯電器、３６は信号光である。３７は現像剤
溜め、３８は現像剤溜３７に溜められた平均粒径約８μ
ｍのマイナス帯電性磁性１成分の磁性トナーである。３
９は現像剤溜め３７から磁性トナー３８のこぼれを防止
する現像器入り口シールである。

【００１７】４０は直径１６ｍｍ、肉厚１ｍｍのステン
レススチール製電極ローラであり、感光体ドラム３１と
２００μｍの間隔をあけて設置されている。４１は電極
ローラ４０に矩形波の交流電圧を供給する交流高圧電源
である。４２は電極ローラ４０と同軸の直径４ｍｍ、ス
テンレス製の電極ローラシャフトである。４３と４４は
電極ローラシャフト４２に接着させた固定磁石で、電極
ローラ４０の回転方向上流側の固定磁石４３はＮ極、下
流側の固定磁石４４はＳ極に着磁され、図１中に示した
θ₃およびθ₄はそれぞれ５０度および３０度とされて
いる。また、固定磁石４３と固定磁石４４は電極ローラ
４０背面から０．５ｍｍの間隔をあけて配置されてい
る。４５は電極ローラ４０上のトナーを掻き取る燐青銅
板からなるトナー掻き取り部材であり、電極ローラ４０
以外には電気的に絶縁してある。４６はトナーを貯蔵す
るトナーホッパー、４７はトナーホッパー４６から現像
剤溜め３７に磁性トナー３８を供給する回転羽根であ
る。４８は転写後感光体ドラム３１上に残留している磁
性トナー３８を除去するクリーニング部材である。

【００１８】なお、感光体ドラム３１は周速３２．５ｍ
ｍ／ｓで回転させた。また電極ローラ４０は感光体ドラ
ム３１と等速で、感光体ドラム３１と対向部において逆
方向になるように回転させた。

【００１９】以上のように構成された電子写真装置につ
いて、以下図１を用いてその動作を説明する。感光体ド
ラム３１をコロナ帯電器３５で−４５０Ｖに帯電させ
た。この感光体ドラム３１に信号光３６を照射し、静電
潜像を形成した。このとき感光体ドラム３１の露光電位
は−７０Ｖであった。この感光体ドラム３１表面上にト
ナーホッパー４６からトナーを供給し付着させた。次に
トナーが付着した感光体ドラム３１を電極ローラの前に
通過させた。このとき電極ローラ４０には高圧電源４１
により周波数２ｋＨｚ、１．４ｋＶp-pの交流電圧に−
２７０Ｖの直流電圧を重畳させた現像バイアスを印加し
た。感光体ドラム３１と電極ローラ４０との間にかかる
交番電界により、感光体ドラム３１表面上のトナーのう
ち、非画像部に付着したトナーは電極ローラ４０の側に
回収され、画像部に付着したトナーのみが感光体ドラム
３１表面に残った。また電極ローラ４０の側に回収され
たトナーは、トナー掻き取り部材４５にて電極ローラ４
０上から除去した。

【００２０】感光体ドラム３１上に得られたトナー像
は、受像紙（図示せず）に転写装置（図示せず）させた
のち、定着器（図示せず）により定着させた。一方、転
写後感光体ドラム３１上に残ったトナーはクリーニング
部材４８にて感光体ドラム３１表面上から除去した。

【００２１】上記構成の電子写真装置を用いて、固定磁
石３３が感光体ドラム３１の外周方向に沿って分布して
発するＳ極の磁束を１．５×１０^-3〜４．５×１０^-3Ｗ
ｂ／ｍの範囲で変化させて、画像を出力した。このと
き、固定磁石３４が感光体ドラム３１の外周方向に沿っ
て分布して発するＮ極の磁束を１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍ
に固定した。さらに、感光体ドラム３１と電極ローラ４
０との回転中心を結んだ線（以下、軸中心線と略記す
る）上に、固定磁石３４の磁束密度ピークがくるように
設置した。また、固定磁石４３が電極ローラ４０の外周
方向に沿って分布して発するＮ極の磁束を２．５×１０
^-3Ｗｂ／ｍ、固定磁石４４が電極ローラ４０の外周方向
に分布して発するＳ極の磁束を１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍ
に固定した。さらに、感光体ドラム３１と電極ローラ４
０との軸中心線上に、固定磁石４３と固定磁石４４との
磁束密度ピーク間中央がくるように設置した。

【００２２】それぞれの設定における画質評価結果を示
すと表１のようになる。表１のように、固定磁石３３の
磁束が１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍ以下だと、画像濃度が低
下し、さらに濃度ムラが目立つようになった。固定磁石
３３の磁束が４．５×１０^-3Ｗｂ／ｍ以上になると、文
字や線画がつぶれ、べた黒画像を出力した直後の非画像
部でカブリが発生した。また濃度ムラも増えた。なお、
２．０×１０^-3〜２．５×１０^-3Ｗｂ／ｍでは、初期の
画像は問題なかったが、連続して画像を出力していく
と、画像濃度が低下してしまった。

【００２３】

【表１】

【００２４】以上の結果、固定磁石３３が感光体ドラム
３１表面に発する磁束が、２．０×１０^-3Ｗｂ／ｍ以上
４．０×１０^-3Ｗｂ／ｍ以下、好ましくは３．０×１０
^-3Ｗｂ／ｍ以上４．０×１０^-3Ｗｂ／ｍ以下のときに品
質の高い画像が得られた。

【００２５】以下、上記の結果についての考察を、図を
用いて説明する。図２、図３は、固定磁石３３の発する
磁束が固定磁石３４の発する磁束よりも多い場合、すな
わち表１における３．０×１０^-3〜４．０×１０^-3Ｗｂ
／ｍに相当する場合での磁場構成を示す図である。図２
は感光体ドラム３１と電極ローラ４０とがそれぞれ磁気
的に独立する位置にあるときであり、図３は図１に示す
装置における現像剤溜め３７での磁場構成である。

【００２６】図２において、固定磁石３３から感光体ド
ラム３１外面を貫く磁束Φ_Aと、固定磁石３４から感光
体ドラム３１外面を貫く磁束Φ_Bとの間に、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞０（１）が成り立っている。これにより、感光体ドラム３１外面
には、固定磁石３３と固定磁石３４とを結ぶ磁束φ
_ABと、磁束φ_ABには寄与せずに固定磁石３３のみで収束
する余剰磁束φ_AAとの、二つの磁束があらわれる。固定
磁石３３と固定磁石３４とは隣接しているので、磁束Φ
_Bの大半は磁束φ_ABとつながり、｜φ_AB｜≒｜Φ_B｜（２）となる。よって、余剰磁束φ_AAは、それぞれの固定磁石
３３，３４から発する磁束の差、すなわち、｜φ_AA｜≒｜Φ_A｜−｜Φ_B｜（３）の本数で、感光体ドラム３１表面にあらわれる。この余
剰磁束により、トナーを感光体ドラム３１表面へ均一に
吸引・付着することができる。これにより高濃度で濃度
ムラのない画像が得られる。

【００２７】また、固定磁石４３から電極ローラ４０外
面を貫く磁束Φ_Cと、固定磁石４４から電極ローラ４０
外面を貫く磁束Φ_Dとの間に、｜φ_AA｜＞｜Φ_C｜−｜Φ_D｜＞０（４）が成り立っている。これにより電極ローラ４０外面に
は、固定磁石４３と固定磁石４４とを結ぶ磁束φ_CD（≒
｜Φ_D｜）と、磁束φ_CDには寄与せずに固定磁石４３の
みで収束する余剰磁束φ_CC（≒｜Φ_C｜−｜Φ_D｜）と
の二つの磁束があらわれる。

【００２８】さらに図３のように、感光体ドラム３１と
電極ローラ４０とを、所定の間隙を持って近接させる
と、固定磁石３３の余剰磁束φ_AAの一部と固定磁石４３
の余剰磁束φ_CCとが結びつき、磁束φ_CAが形成される。
磁束φ_CAにより現像ニップから感光体ドラム３１まで、
磁性トナーを拘束する磁場ができるので、電極ローラ４
０から感光体ドラム３１表面までの磁性トナーの搬送・
供給が安定して行われる。

【００２９】また上記と同時に、感光体ドラム３１上で
は、｜φ_AA｜−｜φ_CA｜の分だけ磁束が余剰する。この
余剰磁束により、トナーホッパー４６から感光体ドラム
３１上に向かってトナーが吸引される。よってトナーを
消費しても、磁気的吸引力の作用で確実にトナーを現像
剤溜め３７に補給できるので、連続して画像を出力して
も、現像剤溜め３７内で循環しているトナー量が一定に
保たれる。

【００３０】以上のように、（４）式が成り立つように
各固定磁石を設定することにより、（表１での３．０×
１０^-3〜４．０×１０^-3Ｗｂ／ｍに相当）、電極ローラ
４０から感光体ドラム３１表面までの磁性トナーの搬送
・供給と、連続画像出力時での循環トナー量が安定して
いるので、濃度低下や濃度ムラのない画像が得られる。

【００３１】（１）式が成り立たない場合（表１での
１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍに相当）では、余剰磁束φ_AAが
形成されないため、感光体ドラム３１へのトナー供給が
悪くなり、感光体３１上のトナー付着量がまばらとなっ
てしまう。このため画像濃度が低くなり、濃度ムラも増
える。

【００３２】また、（１）式は成り立つものの、（４）
式が満たされてない場合（表１での２．０×１０^-3〜
２．５×１０^-3Ｗｂ／ｍに相当）では、固定磁石３３の
上端にできる余剰磁束｜φ_AA｜−｜φ_CA｜が形成されな
い分、トナーホッパー４６からのトナー供給が悪くな
る。このため、連続して画像を出力していくうちに画像
濃度が低下してしまう。

【００３３】また、固定磁石３３の発する磁束が固定磁
石３４の発する磁束よりも過剰な場合（表１での４．５
×１０^-3Ｗｂ／ｍに相当）では、余剰磁束｜φ_AA｜−｜
φ_CA｜の本数が多すぎるため、現像ニップへのトナー搬
送量が過剰となってしまうだけでなく、トナーに対して
感光体ドラム３１上への磁気的拘束力として作用してし
まう。このため、べた黒画像直後のカブリや感光体ドラ
ム３１上でトナーが引きずられたような濃度ムラが発生
する。

【００３４】（実施例２）図１の装置を用いて本発明の
第２の実施例を説明する。本実施例では、固定磁石４３
が電極ローラ４０の外周面に沿って分布して発するＮ極
の磁束を１．０×１０^-3〜２．５×１０^-3Ｗｂ／ｍの範
囲で変化させて、画像を出力した。このとき、固定磁石
３３が感光体ドラム３１の外周方向に沿って分布して発
するＳ極の磁束を３．５×１０^-3Ｗｂ／ｍに、また固定
磁石３４が感光体ドラム３１の外周方向に沿って分布し
て発するＮ極の磁束を１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍに、それ
ぞれ固定した。さらに、感光体ドラム３１と電極ローラ
４０との軸中心線上に、固定磁石３４の磁束密度ピーク
がくるように設置した。また、固定磁石４４が電極ロー
ラ４０の外周方向に沿って分布して発するＳ極の磁束を
１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍに固定した。さらに、感光体ド
ラム３１と電極ローラ４０との軸中心線上に、固定磁石
４３と固定磁石４４との磁束密度ピーク間中央がくるよ
うに設置した。

【００３５】それぞれの設定における画質評価結果を示
すと表２のようになる。表２のように、固定磁石４３の
磁束が１．０×１０^-3Ｗｂ／ｍ以下だと、文字や線画が
つぶれカブリが発生した。１．５〜２．０×１０^-3Ｗｂ
／ｍでは、初期の画像は問題がなかったが、連続して画
像を出力していくと、画像濃度が低下した。２．５×１
０^-3Ｗｂ／ｍ以上のときに品質の高い画像が得られた。

【００３６】

【表２】

【００３７】図４は、固定磁石３４の発する磁束が固定
磁石４３の磁束の本数以下の場合、すなわち表２におけ
る１．５〜２．５×１０^-3Ｗｂ／ｍに相当する場合で
の、現像ニップ近傍での磁場構成を拡大した図である。
図４において、固定磁石３４から感光体ドラム３１外面
を貫く磁束Φ_Bの大半は、隣接する固定磁石３３側に収
束する。また固定磁石４３から電極ローラ４０外面を貫
く磁束Φ_Cの大半は隣接する固定磁石４４および固定磁
石３３に収束する。

【００３８】固定磁石３３で収束する磁束Φ_Bは、感光
体ドラム３１上に供給された磁性トナーに対して現像ニ
ップまで搬送・供給する力として作用する。よって感光
体ドラム３１に供給されたトナーは、磁束Φ_Bに沿って
現像ニップまで搬送される。また磁束Φ_Cは、現像ニッ
プで電極ローラ４０側に回収された磁性トナーに対し
て、電極ローラ４０の外周面に沿って移動させ、現像ニ
ップから除去する力として作用する。よって電極ローラ
４０側に回収されたトナーは、磁束Φ_Cに沿って現像ニ
ップから除去される。したがって磁束Φ_Cの本数が磁束
Φ_Bの本数以上であれば、現像ニップへのトナー供給量
よりも、現像ニップからのトナー除去量が多くなるの
で、現像ニップでのトナー回収不良によるべた黒画像直
後でのカブリがなくなる。

【００３９】固定磁石３４の発する磁束が固定磁石４３
の発する磁束よりも多い場合（表２での１．０×１０^-3
Ｗｂ／ｍに相当）では、電極ローラへのトナー回収能力
を上回るトナー量が現像ニップへ供給されるので、トナ
ー回収不良を引き起こしてしまう。

【００４０】（実施例３）図１の装置を用いて本発明の
第３の実施例を説明する。本実施例では、現像器入り口
シール３９の長さを３〜１０ｍｍの範囲で変化させて、
画像を出力した。なお本実施例で使用した現像器入り口
シール３９は、厚さ３８μｍのＰＥＴシートを使用し
た。

【００４１】このとき、固定磁石３３が感光体ドラム３
１の外周方向に沿って分布して発するＳ極の磁束を３．
５×１０^-3Ｗｂ／ｍに、また固定磁石３４が感光体ドラ
ム３１の外周方向に沿って分布して発するＮ極の磁束を
１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍに、それぞれ固定した。さら
に、感光体ドラム３１と電極ローラ４０との軸中心線上
に、固定磁石３４の磁束密度ピークがくるように設置し
た。また、固定磁石４３が電極ローラ４０の外周面に沿
って分布して発するＮ極の磁束を２．４×１０^-3Ｗｂ／
ｍに、固定磁石４４が電極ローラ４０の外周方向に沿っ
て分布して発するＳ極の磁束を１．５×１０^-3Ｗｂ／ｍ
に固定した。さらに、感光体ドラム３１と電極ローラ４
０との軸中心線上に、固定磁石４３と固定磁石４４との
磁束密度ピーク間中央がくるように設置した。

【００４２】それぞれの設定における画質評価結果を示
すと表３のようになる。表３が示すように、現像器入り
口シール３９の長さが７ｍｍあたりから画像濃度が低下
しはじめた。さらに長さ９ｍｍでは、濃度低下が顕著と
なるのと同時に、濃度ムラも目立ちはじめた。なお、６
ｍｍ以上の長さであると、現像器入り口シール３９先端
が感光体ドラム３１を介して固定磁石３３の磁極面に達
していた。また、現像器入り口シール３９先端が５ｍｍ
よりも短いときでは、本装置に衝撃を加えると現像剤溜
め３７からトナーがこぼれた。

【００４３】

【表３】

【００４４】以上の結果より、現像器入り口シール３９
の長さが５ｍｍ以下のとき、高濃度の画像が得られた。
さらに５ｍｍ以上のとき、現像剤溜め３７からのトナー
こぼれが防止された。

【００４５】以下、現像器入り口シール３９の長さと画
像濃度との関連についての考察を、図を用いて説明す
る。図５は、現像器入り口シール３９先端が、感光体ド
ラム３１を介して固定磁石３３の磁極面に達していると
きの、現像剤溜め３７入り口近傍での磁場構成を示す図
である。図５に示すように、現像器入り口シール３９先
端が固定磁石３３の磁極面に達すると、固定磁石３３が
発する磁束は、現像器入り口シール３９を貫いて磁場を
形成する。固定磁石３３の発する磁束は、感光体ドラム
３１表面へのトナー供給に寄与している。よって、トナ
ー掻き取り部材で掻き取られたトナーやトナーホッパー
から補給されてきたトナーは、図５のように現像器入り
口シール３９を介して感光体ドラム３１に付着する。し
かし、現像器入り口シール３９上に供給されてきたトナ
ーには、感光体ドラム３１への供給に寄与する磁束しか
通過しておらず、現像ニップへの磁気的搬送力が付与さ
れていない。さらにそれらのトナーは、感光体ドラム３
１表面と接触しないので、感光体ドラム３１表面の分散
力による搬送も行えない。よって現像器入り口シール３
９上に供給されたトナーには現像ニップへの搬送力が作
用しないので、そのまま定在してしまう。これにより、
供給されてきたトナーを受容する感光体ドラム３１上の
面積が狭くなる。よって、感光体ドラム３１表面へのト
ナー供給が悪くなる。また、磁気力以外にトナー循環の
駆動力として、感光体ドラム３１表面の分散力が作用し
ているが、この分散力が付与される面積も狭くなるの
で、現像剤溜め３７内でのトナーの循環速度も遅くな
る。このため画像濃度が低くなり、濃度ムラも増える。

【００４６】なお、本実施例の装置において、感光体ド
ラム３１と電極ローラ４０との軸中心線から±１５度、
好ましくは±１０度の範囲に、固定磁石３４の磁束密度
ピークがくるように設置することが好ましい。前記磁束
密度ピークが軸中心線よりも感光体ドラム３１の移動方
向下流側にあると、トナー搬送を律する磁束Φ_Bが、電
極ローラ４０に印加された交番電界だけでは回収しきれ
ない領域まで及ぶ。これによりトナーが感光体ドラム３
１表面に残留してカブリが引き起こされる。また、前記
磁束密度ピークが軸中心線よりも感光体ドラム３１の移
動方向上流側にあると、トナー搬送を律する磁束Φ
_Bが、現像ニップまで及ばなくなる。これにより現像ニ
ップへトナーが搬送されにくくなり、画像濃度が低下す
る。

【００４７】また感光体ドラム３１の外周方向にみて、
固定磁石３３の幅を固定磁石３４の幅よりも広くする方
がよい。これにより、磁束Φ_Aの本数を磁束Φ_Bの本数
よりも多くするのが容易である。また、磁束φ_AAによっ
て感光体ドラム３１上にトナーが補給される領域と、磁
束φ_ABによって現像ニップにトナーを搬送する領域と
の、ふたつの領域を固定磁石３３上で確保できる。

【００４８】また、感光体ドラム３１と電極ローラ４０
との軸中心線から±１５度、好ましくは±１０度の範囲
に、固定磁石４３と固定磁石４４との磁束密度ピーク間
中央がくるように設置することが好ましい。前記磁束密
度ピーク間中央が上記範囲よりも電極ローラ４０の移動
方向上流側にあると、トナー回収を律する磁束Φ_Cが、
電極ローラ４０に印加された交番電界だけでは回収しき
れない領域まで及ぶ。これによりトナーが感光体ドラム
３１表面に残留してカブリが引き起こされる。また、前
記磁束密度ピーク間中央が上記範囲よりも電極ローラ４
０の移動方向下流側にあると、磁束Φ_Bと磁束Φ_Cと
が、現像ニップの手前で密になる。これにより現像ニッ
プへトナーが搬送されにくくなり、画像濃度が低下す
る。

【００４９】また、電極ローラ４０の移動方向にみて固
定磁石４３の幅を固定磁石４４の幅と同等あるいはそれ
以上にする方がよい。これにより、磁束Φ_Cの本数を磁
束Φ _Dの本数よりも多くするのが容易である。

【００５０】また本実施例では、固定磁石３３と固定磁
石４４とをＳ極、固定磁石３４と固定磁石４３とをＮ極
としたが、固定磁石３３と固定磁石４４とをＮ極、固定
磁石３４と固定磁石４３とをＳ極としてもよいことは勿
論である。

【００５１】また、感光体３１には、有機感光体以外
に、酸化亜鉛、セレン、硫化カドミウム、アモルファス
シリコンなどを用いることができる。また通常の静電記
録紙などであっても良いことは言うまでもない。なお感
光体の表面は、トナーの搬送を促進するためにサンドブ
ラストなどで粗面化してもよい。

【００５２】本発明に用いる磁性現像剤は絶縁性１成分
トナーが好ましい。１成分トナーを用いると装置構成が
簡略化できるためである。本発明に用いる１成分トナー
は、マグネタイトやフェライトの粉末を帯電制御剤とと
もにスチレン樹脂やアクリル樹脂などのバインダ樹脂に
分散し粉砕後分級したものである。このトナーは噴霧乾
燥によって得られる粉体でも良いし、またパール重合法
などで化学的に得られる粉体であっても良い。用いるト
ナーの平均粒径は１５μｍ以下が望ましいが、１２μｍ
以下にするとさらにシャープな画像が得られる。

【００５３】本発明には、トナーと磁性キャリアよりな
る２成分現像剤を用いることができる。本発明に用いる
トナーは、カーボンブラックやフタロシアニンなどの着
色顔料を、アクリル樹脂やポリエステル樹脂などのバイ
ンダ樹脂に分散し粉砕後分級したものである。このトナ
ーは噴霧乾燥によって得られる粉体でもよいし、またパ
ール重合法や乳化重合法などで化学的に得られる粉体で
あっても良い。さらにトナー粒子はそのままキャリアに
混合しても良いし、トナーの表面にシリカ微粒子やフッ
素樹脂微粉末を付着させたものであっても良い。用いる
トナーの平均粒径は１５μｍ以下が望ましいが、１２μ
ｍ以下にするとさらにシャープな画像が得られる。

【００５４】本発明に用いるキャリアは、鉄粉やフェラ
イト粉などの磁性体、あるいはそれらの表面を樹脂コー
トした粉体、フェライト粉やマグネタイトなどの微粉末
を３０〜８０％程度の割合で、スチレン樹脂、エポキシ
樹脂、スチレンアクリル樹脂などに分散混合し粉砕分級
した磁性粉などが用いられる。キャリアの平均粒径は３
００μｍ以下が好ましいが、特に１５０μｍ以下にする
とトナーを均一に帯電することができる。

【００５５】電極ローラ４０と感光体３１との距離は、
１成分トナーを用いた場合には１００μｍ〜７００μｍ
程度、２成分現像剤を用いた場合には４００μｍ〜２ｍ
ｍ程度離して設置することが好ましい。

【００５６】電極ローラ４０の材質は導電性であればよ
い。磁性現像剤の流動性が悪いときには、電極ローラ４
０を磁性体にすると、感光体３１内部の固定磁石からの
磁力線が電極ローラ４０にまで到達し、その結果現像剤
の搬送性が向上する。このような材料として、たとえば
軟鉄、磁性のステンレススチールあるいはニッケルなど
がある。電極ローラ４０の表面は、研磨されたものでも
よく、またサンドブラスト加工などにより表面に凹凸を
つけたもの、または溝を彫ったものでもよい。ただし、
電極ローラ４０が磁性体であると、その表面に形成でき
る磁場は強くなるものの、固定磁石と電極ローラ４０と
の間に磁気的吸引力が働き、電極ローラ４０の駆動トル
クがあがってしまうという問題点がある。このため、電
極ローラ４０は内部に固定された磁石を有する非磁性ロ
ーラの構成であってもよい。たとえば、非磁性のステン
レススチールあるいはアルミニウムなどでできたシリン
ダの中に磁石を挿入した構成がある。

【００５７】電極ローラ４０に印加する交流電圧は、も
ちろんパルス波形や三角波であってもよく、感光体３１
との間で実効的に交番電界がかかればよい。この交流電
圧の周波数は、像形成のプロセス速度によって変わり、
おおよそ５０Ｈｚから５０００Ｈｚの範囲であって、好
ましくは３００から３０００Ｈｚの範囲が良い。交流電
圧の値は、zero to peakの値で、感光体３１の帯電電位
のおおよそ０．５から３倍の値が良く、さらには０．５
から２倍の値が好ましい。交流電圧に重畳する直流電圧
の値は、反転現像の場合には感光体３１の帯電電位と同
等かあるいはそれより数１０％低い値に設定すれば、良
好なネガポジ反転画像が得られる。一方正規現像の場合
には、静電潜像保持体の背景部電位と同等かあるいはそ
れより数１０％高い値に設定すれば、良好なポジ画像が
得られる。

【００５８】トナー掻き取り部材４５は、電極ローラ４
０に影響を与えないようにするため電気的に絶縁されて
いることが望ましい。そのため、ポリエステルフィルム
などのプラスチックでもよい。

【００５９】現像器入り口シール３９は、感光体３１の
静電特性や表面性に影響を与えないものがよい。そのた
めウレタンフィルムやＰＰＳフィルムでもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定磁石
Ａの発する磁束を固定磁石Ｂの発する磁束よりも多くす
る構成により、固定磁石Ａから余剰磁束が発生し、電極
ローラから掻き取られた現像剤や現像剤貯蔵部から新た
に供給されてきた現像剤を静電潜像保持体表面へ磁気的
に吸引できるので、高画像濃度で濃度ムラのない画像が
得られる。

【００６１】また、固定磁石Ｃの発する磁束を固定磁石
Ｂの発する磁束よりも多くする構成により、静電潜像保
持体上の磁性現像剤を現像ニップへ磁気的に搬送させる
力よりも、電極ローラ上の磁性現像剤を現像ニップから
磁気的に移動させる力を強くすることができるので、濃
度ムラやカブリのない画像が得られる。

【００６２】また現像器入り口シールの先端よりも静電
潜像保持体内部の固定磁石を下流側に配置する構成によ
り、静電潜像保持体上に供給された磁性現像剤すべて
に、現像ニップへの搬送力を付与することができるの
で、高濃度の画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における電子写真装置の構成
図である。

【図２】本発明の一実施例における感光体ドラムと電極
ローラとがそれぞれ磁気的に独立する位置にあるときの
磁場構成図である。

【図３】本発明の一実施例における現像剤溜めでの磁場
構成図である。

【図４】本発明の一実施例における現像ニップ近傍での
磁場構成図である。

【図５】本発明の一実施例における現像剤溜め入り口近
傍での磁場構成図である。

【符号の説明】

３１感光体ドラム３２感光体ドラムシャフト３３感光体内部固定磁石（Ｓ極）３４感光体内部固定磁石（Ｎ極）３５コロナ帯電器３６信号光３７現像剤溜め３８磁性トナー３９現像器入り口シール４０電極ローラ４１交流電圧電源４２電極ローラシャフト４３電極ローラ内部固定磁石（Ｎ極）４４電極ローラ内部固定磁石（Ｓ極）４５トナー掻き取り部材４６トナーホッパ− ４７回転羽根４８クリーニング部材

フロントページの続き (72)発明者駒木根弘志大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者越野俊治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転移動する静電潜像保持体と、磁性現
像剤と、現像剤溜めと、前記静電潜像保持体に内包さ
れ、前記静電潜像保持体の外面に磁場を形成する固定磁
石Ａと、前記静電潜像保持体に内包され、且つ前記固定
磁石Ａからみて前記静電潜像保持体の移動方向下流側に
て前記固定磁石Ａと隣接し、前記固定磁石Ａとは異なる
極性の固定磁石Ｂと、前記静電潜像保持体と間隙を介し
て設置され、前記静電潜像保持体とは逆方向に回転移動
する電極ローラと、前記電極ローラに内包され、且つ前
記固定磁石Ａとは異なる極性の固定磁石Ｃと、前記電極
ローラに内包され、且つ前記固定磁石Ｃからみて前記電
極ローラの移動方向下流側にて前記固定磁石Ｃと隣接
し、前記固定磁石Ａと同極性の固定磁石Ｄと、前記静電
潜像保持体上の非画像部の磁性現像剤を除去する電圧を
前記電極ローラに印加する電源と、を有する電子写真装
置であって、前記固定磁石Ａが前記静電潜像保持体外面に発生させる
磁束をΦ_Aとし、前記固定磁石Ｂが前記静電潜像保持体
外面に発生させる磁束をΦ_Bとするとき、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞０が成り立つことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】固定磁石Ｃが電極ローラ外面に発生させ
る磁束をΦ_Cとし、固磁石Ｄが電極ローラ外面に発生さ
せる磁束をΦ_Dとするとき、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞｜Φ_C｜−｜Φ_D｜＞０が成り立つことを特徴とする請求項１記載の電子写真装
置。
【請求項３】回転移動する静電潜像保持体と、磁性現
像剤と、現像剤溜めと、前記静電潜像保持体に内包さ
れ、前記静電潜像保持体の外面に磁場を形成する固定磁
石Ａと、前記静電潜像保持体に内包され、且つ前記固定
磁石Ａからみて前記静電潜像保持体の移動方向下流側に
て前記固定磁石Ａと隣接し、前記固定磁石Ａとは異なる
極性の固定磁石Ｂと、前記静電潜像保持体と間隙を介し
て設置され、前記静電潜像保持体とは逆方向に回転移動
する電極ローラと、前記電極ローラに内包され、且つ前
記固定磁石Ａとは異なる極性の固定磁石Ｃと、前記電極
ローラに内包され、且つ前記固定磁石Ｃからみて前記電
極ローラの移動方向下流側にて前記固定磁石Ｃと隣接
し、前記固定磁石Ａと同極性の固定磁石Ｄと、前記静電
潜像保持体上の非画像部の磁性現像剤を除去する電圧を
前記電極ローラに印加する電源と、を有する電子写真装
置であって、前記固定磁石Ｂが前記静電潜像保持体の外面に発生させ
る磁束をΦ_Bとし、前記固定磁石Ｃが前記電極ローラの
外面に発生させる磁束をΦ_Cとするとき、｜Φ_B｜≦｜Φ_C｜が成り立つことを特徴とする電子写真装置。
【請求項４】固定磁石Ａが静電潜像保持体の外面に発
生させる磁束をΦ_Aとし、固定磁石Ｄが電極ローラの外
面に発生させる磁束をΦ_Dとするとき、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞｜Φ_C｜−｜Φ_D｜＞０が成り立つことを特徴とする請求項３記載の電子写真装
置。
【請求項５】回転移動する静電潜像保持体と、磁性現
像剤と、現像剤溜めと、前記現像剤溜めの入り口より突
出し、前記静電潜像保持体と接触する現像器入り口シー
ルと、前記静電潜像保持体に内包され、且つ前記静電潜
像保持体の移動方向にみて、前記現像器入り口シールの
先端よりも下流側に位置し、前記静電潜像保持体の外面
に磁場を形成する固定磁石と、前記静電潜像保持体と間
隙を介して設置され、前記静電潜像保持体とは逆方向に
回転移動する電極ローラと、前記静電潜像保持体上の非
画像部の磁性現像剤を除去する電圧を前記電極ローラに
印加する電源と、を有することを特徴とする電子写真装
置。
【請求項６】静電潜像保持体に内包され、前記静電潜
像保持体の外面に磁場を形成する固定磁石Ａと、前記静
電潜像保持体に内包され、且つ前記固定磁石Ａからみて
前記静電潜像保持体の移動方向下流側にて前記固定磁石
Ａと隣接し、前記固定磁石Ａとは異なる極性の固定磁石
Ｂと、電極ローラに内包され、且つ前記固定磁石Ａとは
異なる極性の固定磁石Ｃと、前記電極ローラに内包さ
れ、且つ前記固定磁石Ｃからみて前記電極ローラの移動
方向下流側にて前記固定磁石Ｃと隣接し、前記固定磁石
Ａと同極性固定磁石Ｄと、を具備し、前記固定磁石Ａが前記静電潜像保持体外面に発生させる
磁束をΦ_Aとし、前記固定磁石Ｂが前記静電潜像保持体
外面に発生させる磁束をΦ_Bとするとき、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞０が成り立つことを特徴とする請求項５記載の電子写真装
置。
【請求項７】固定磁石Ｃが電極ローラ外面に発生させ
る磁束をΦ_Cとし、固定磁石Ｄが電極ローラ外面に発生
させる磁束をΦ_Dとするとき、｜Φ_A｜−｜Φ_B｜＞｜Φ_C｜−｜Φ_D｜＞０が成り立つことを特徴とする請求項６記載の電子写真装
置。
【請求項８】固定磁石Ｂが静電潜像保持体の外面に発
生させる磁束をΦ_Bとし、前記固定磁石Ｃが前記電極ロ
ーラの外面に発生させる磁束をΦ_Cとするとき、｜Φ_B｜≦｜Φ_C｜が成り立つことを特徴とする請求項６または請求項７記
載の電子写真装置。